Exempel på Bokkulor. Bildkredit: SAAO. Klicka för att förstora.
Vår sol har funnits i nästan fem miljarder år. Under den mesta av sin historia har solen ganska mycket framträtt som den gör idag - en enorm sfär av strålande gas och damm tänd till glödande av värme som frigörs genom vätefusion nära dess kärna. Men innan vår sol tog form måste materien dras samman från det interstellära mediet (ISM) och komprimeras i ett tillräckligt litet område i rymden för att klara en kritisk balans mellan ytterligare kondens och stabilitet. För att detta skulle inträffa, måste en delikat balans mellan utövande inre tryck och inåt rörande gravitationspåverkan övervinnas.
1947 tillkännagav Harvards observationsastronom Bart Jan Bok resultatet av många års studier av en viktig undergrupp av kalla gaser och damm som ofta är förknippade med utökad nebulositet. Bok föreslog att vissa isolerade och distinkta kulor som döljer bakgrundsbelysning i rymden i själva verket var bevis på ett viktigt preliminärt stadium i bildandet av protostellära skivor som ledde till födelse av stjärnor som vår sol.
Efter Boks tillkännagivande framkom många fysiska modeller för att förklara hur Bok-klotterna kunde komma att bilda stjärnor. Vanligtvis börjar sådana modeller med uppfattningen att materia sammanträder i områden i rymden där det interstellära mediet är särskilt tätt (i form av nebulositet), kallt och utsatt för strålningstryck från angränsande stjärnor. Vid någon tidpunkt kan tillräckligt mycket material kondensera till ett tillräckligt litet område att gravitationen övervinner gastrycket och balanspunkterna till förmån för stjärnbildning.
Enligt uppsatsen "Near Infrared Imaging Survey of Bok Globules: Density Structure", publicerad 10 juni 2005, Ryo Kandori och ett team av fjorton andra utredare "antyder att en nästan kritisk Bonner-Ebert-sfär kännetecknar den kritiska tätheten av stjärnlösa kulor."
Begreppet en Bonner-Ebert-sfär har sitt ursprung i tanken att en kraftsbalans kan existera inom ett idealiserat moln av gas och damm. En sådan sfär anses ha en konstant inre densitet medan den upprätthåller jämvikt mellan expansionstrycket orsakat av gaser med en given temperatur och densitet och gravitationspåverkan av dess totala massa med hjälp av eventuellt gas- eller strålningstryck som utövas från angränsande stjärnor. Detta kritiska tillstånd hänför sig till sfärens diameter, dess totala massa och mängden tryck som genereras av latent värme i den.
De flesta astronomer har antagit att Bonner-Ebert-modellen - eller någon variation därav - i slutändan skulle visa sig exakta när de beskriver punkten när en viss Bok-globule korsar linjen för att bli en protostellär skiva. Idag har Ryo Kandori et al samlat tillräckligt med bevis från en mängd olika Bok-kulor för att starkt föreslå att denna uppfattning är korrekt.
Teamet började med att välja tio Bok-kulor för observation baserat på liten uppenbar storlek, nära cirkulär form, avstånd från angränsande nebulositet, närhet till jorden (mindre än 1700 LYs bort), och tillgänglighet till nära-infraröd och radiovåguppsamlingsinstrument belägna på både den norra och den södra halvklotet. Från en lista med nästan 250 sådana kulor ingick endast de som uppfyllde ovanstående kriterier. Bland de utvalda visade bara en bevis på en protostellär skiva. Denna ena skiva tog formen av en punktkälla för infrarött ljus som upptäcktes under en himmelundersökning utförd av IRAS (Infrared Astronomy Satellite - ett gemensamt projekt i USA, Storbritannien och Nederländerna). Alla tio kulorna var belägna i mjölkvägens rika regioner med stjärna och nebulositet.
När kandidatbokskropparna valts utsatte teamet var och en av dem ett batteri av observationer utformade för att bestämma deras massa, densitet, temperatur, storlek och om möjligt mängden tryck som applicerades på dem av ISM och angränsande stjärnljus. En viktig övervägande var att få en känsla om det fanns några variationer i densitet över hela världen. Förekomsten av enhetligt tryck är särskilt viktigt när det gäller att bestämma vilka av en mängd olika teoretiska modeller som bäst kartläggs mot själva modulernas sammansättning.
Med hjälp av ett markbaserat instrument (1,4 meter IRSF vid South African Astronomical Observatory) 2002 och 2003, samlades nästan infrarött ljus i tre olika band (J, H, & K) från varje kula till storleken 17 plus. Bilderna integrerades sedan och jämfördes med ljus härrörande från bakgrundstjärnregionen. Dessa data utsattes för flera analysmetoder för att låta teamet härleda tätheten av gas och damm över varje kula ned till upplösningsnivån som stöds av att se förhållanden (ungefär en bågsekund). Detta arbete bestämde i princip att varje kula visade en enhetlig densitetsgradient baserad på dess projicerade tredimensionella fördelning. Bonner-Ebert-sfärmodellen såg ut som en mycket bra match.
Teamet observerade också varje globus med hjälp av det 45 meter radioteleskopet från Nobeyama Radio Observatory i Minamisaku, Nagano, Japan. Idén här var att samla in specifika radiofrekvenser associerade med upphetsade N2H + och C18O. Genom att titta på mängden oskärpa i dessa frekvenser kunde teamet bestämma den inre temperaturen för varje kula som, tillsammans med gasens densitet, kan användas för att ungefärliga gastrycket inuti varje kula.
Efter att ha samlat in uppgifterna, utsatt dem för analys och kvantifierat resultaten, fann teamet att mer än hälften av de stjärnlösa kulorna (7 av 11 källor) är belägna nära (Bonner-Ebert) kritiska tillstånd. Därför föreslår vi att en nästan kritisk Bonner-Ebert-sfär kännetecknar den typiska täthetsstrukturen för stjärnlösa kulor. ” Dessutom bestämde teamet att tre Bokkulor (Coalsack II, CB87 & Lynds 498) är stabila och uppenbarligen inte i processen med stjärnbildning, fyra (Barnard 66, Lynds 495, CB 161 & CB 184) är i närheten av stallen Bonner- Ebert tillstånd men tenderar mot stjärnbildning baserat på den modellen. Slutligen går de återstående sex (FeSt 1-457, Barnard 335, CB 188, CB 131, CB 134) tydligt mot gravitationskollaps. De sex “stjärnorna i framställningen” inkluderar kulorna CB 188 och Barnard 335 som redan är kända för att ha protostellära skivor.
På någon relativt molnfri dag krävs det inte mycket för instrumentering för att bevisa att en mycket unik och viktig 'Bok globule' som fanns för ungefär 5 miljarder år sedan lyckades tippa vågen och bli en stjärna i skapandet. Vår sol är ett eldigt bevis på att materien - när den är tillräckligt kondenserad - kan inleda en process som leder till några extraordinära nya möjligheter.
Skrivet av Jeff Barbour
